JPH11186215A - ウェットエッチングのエッチング量検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】正確にエッチングの進行を把握して高精度なエ
ッチング量検出を行うことができるウェットエッチング
のエッチング量検出方法を提供する。 【解決手段】メインコントローラは予めエッチング液の
温度とシリコン基板のエッチングレートとの関係を求め
ておき、シリコン基板の所定領域を所定量ウェットエッ
チングする際に、所定時間毎にエッチング液の温度を測
定し、前記関係から当該液温でのエッチングレートを求
め、このエッチングレートを積算していきエッチング量
を検出する。そして、メインコントローラは積算値が所
定値になったときにエッチングが終了したとして水洗を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ウェットエッチ
ングのエッチング量検出方法に関し、高温下で繰り返し
精度のよいエッチングを行う際に特に有効なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体圧力センサや加速度センサ等を製
造する際において、シリコン基板に凹部を形成して凹部
の底面部に薄肉部（ダイヤフラム）を形成している。こ
のとき、高温下で繰り返し精度のよい薄肉部を形成する
必要がある。そのために、特開平３−１０５９２０号公
報に開示されているように、基板の温度または基板ホル
ダの温度をモニタすることによりエッチングの終点を検
出することが考えられる。

【０００３】ところが、単に基板の温度または基板ホル
ダの温度をモニタするだけでは正確にエッチングの進行
状態を把握することができず、高精度なエッチングを行
うという観点から更なる改良が望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
背景の元になされたものであり、その目的とするところ
は正確にエッチングの進行を把握して高精度なエッチン
グ量検出を行うことができるウェットエッチングのエッ
チング量検出方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、予めエッチング液の温度とシリコン基板のエッ
チングレートとの関係が求められ、シリコン基板の所定
領域を所定量ウェットエッチングする際に、所定時間毎
にエッチング液の温度が測定され、前記関係から当該液
温でのエッチングレートが求められ、このエッチングレ
ートを積算していきエッチング量が検出される。このよ
うにして、正確にエッチングの進行を把握して高精度な
エッチング量検出を行うことができる。

【０００６】この手法に基づく適用例として、前記積算
値が所定値になった時、エッチングの終点であると判定
してエッチング終了のための水洗処理等を行うようにす
ると、所望の肉厚となったシリコン基板を得ることがで
きる。

【０００７】ここで、請求項２に記載のように、エッチ
ング液を攪拌しながらエッチングを行うと、実用上好ま
しいものとなる。また、請求項３に記載のように、エッ
チング液の中におけるシリコン基板の上方にエッチング
液加熱用ヒータを配置するとともに、シリコン基板とエ
ッチング液加熱用ヒータとの間に攪拌翼を配置し、この
攪拌翼によりシリコン基板の全面にわたりエッチング液
を攪拌すると、エッチング液加熱用ヒータからの熱をシ
リコン基板の全面にわたり均一に伝えることができる。

【０００８】また、請求項４に記載のように、エッチン
グに先立ち、予備加熱槽にてエッチング液を処理温度と
同等またはそれ以上の温度に調整するようにすると、エ
ッチング開始時の液温低下を最小限に抑えることができ
る。

【０００９】ここで、請求項５に記載のように、予備加
熱槽にてエッチング液が所定温度になると、直ちにエッ
チング液をエッチング処理槽に移し替えるようにする
と、エッチング液の蒸発による濃度変動を抑制すること
ができる。

【００１０】また、請求項６に記載のように、前記エッ
チング量が所定値となった時、処理槽の中に定流量の純
水を注入してエッチング液を希釈・冷却するとともに、
この間のエッチング進行量も加味してエッチングの終点
を検出すると、結果的に狙いのエッチング量を精度よく
確保できる。

【００１１】また、請求項７に記載のように、前記エッ
チング液の温度とシリコン基板のエッチングレートとの
関係において、エッチングレートの変動要素としてエッ
チング前にエッチング液の濃度とエッチング液中の不純
物濃度の少なくともいずれか一方を取り込むようにする
と、これらの要素を加味したより正確なるエッチングレ
ートの算出を行うことができる。

【００１２】ここで、請求項８に記載のように、前記エ
ッチング前のエッチング液の濃度は、それに代わる要素
を用いることができる。例えば、請求項９に記載のよう
に、前記エッチング液の濃度に代わる要素として、エッ
チング液の比重を用いると、実用上好ましいものとな
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。本実施形態は、ピエゾ
抵抗層を用いた半導体圧力センサを製造するエッチング
装置に具体化している。

【００１４】図１には半導体圧力センサの断面を示す。 （１１０）面方位のＰ型シリコン基板１にはその一面に
厚さ１０μｍのＮ型エピタキシャル層２が形成され、こ
の積層体により半導体基板３が構成されている。Ｐ型シ
リコン基板１には一面に開口する凹部４が形成され、こ
の凹部４の底面４ａにて薄肉部５が構成されている。こ
の薄肉部５がセンサダイヤフラムとなる。また、この凹
部４はウェットエッチングにより形成したものである。

【００１５】Ｎ型エピタキシャル層２にはＰ⁺ 型不純物
拡散層６が形成され、このＰ⁺ 型不純物拡散層６が歪み
を感知するためのピエゾ抵抗となる。Ｎ型エピタキシャ
ル層２の表面にはシリコン酸化膜７が形成されている。
Ｐ⁺ 型不純物拡散層６がアルミ配線８にてシリコン酸化
膜７の表面側に電気的に引き出されている。

【００１６】図２には、ウエハ状態での半導体基板（シ
リコン基板）３に薄肉部（ダイヤフラム）５を形成する
ためのウェットエッチング装置の概略図を示す。ウェッ
トエッチング装置は、基台１４と筒状の枠体１５と蓋体
１６とを備え、これら部材はテフロンが用いられ、高絶
縁性で、かつ断熱性と耐腐食性に優れている。基台１４
の上には枠体１５が開口部を下にした状態で配置され、
基台１４と枠体１５との間には気密用Ｏリング１７が介
在されている。また、枠体１５の上面開口部には蓋体１
６が取り付けられ、Ｏリング１８により液密状態となっ
ている。この基台１４と枠体１５と蓋体１６とにより密
閉容器（エッチングポット）４０が構成され、この容器
４０内にアルカリ異方性エッチング液としての３２ｗｔ
％ＫＯＨ水溶液１９が配置できるようになっている。

【００１７】基台１４の上面１４ａは平滑なるウエハ載
置面となっており、この上面１４ａにエッチングを行お
うとするウエハ状態の半導体基板３（以下、シリコンウ
エハという）が配置される。このとき、シリコンウエハ
３のＰ型シリコン基板１（図１参照）が上を向きＰ型シ
リコン基板１の表面が３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９と接
することとなる。

【００１８】基台１４における上面（ウエハ載置面）１
４ａの外周部には負圧室形成用凹部２０が環状に形成さ
れている。枠体１５の下面にはリング状のパッキン２１
が固着され、このパッキン２１はシリコンウエハ３の外
周縁を挟んだ状態で負圧室形成用凹部２０の開口部を塞
いでいる。そして、図示しない真空ポンプ等により負圧
室形成用凹部２０内を排気（真空引き）することによ
り、パッキン２１が吸引されてシリコンウエハ３が移動
不能に固定されるようになっている。このように、シリ
コンウエハ３の外周縁でのエッチング面に対するマスキ
ングはパッキン２１により行われる。また、この排気
（真空引き）により基台１４と枠体１５とが吸引固定さ
れる。

【００１９】図２において、蓋体１６には密閉容器４０
内に至る供給通路２２が設けられ、この供給通路２２に
てバルブ２３を通して密閉容器４０内に３２ｗｔ％ＫＯ
Ｈ水溶液１９が、バルブ２４を通して純水が、バルブ２
５を通して窒素ガスが、それぞれ供給できるようになっ
ている。ここで、３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９の密閉容
器４０への供給系は、図３に示すように、タンク５１と
ポンプ５２と予備加熱槽５３を具備している。ＫＯＨ原
料はメーカーから搬入され、このＫＯＨ原料に対し所定
の濃度（３２ｗｔ％）に調合されたエッチング液５０が
タンク５１に所定量入れられる。このエッチング液５０
がポンプ５２によりウエハ１枚をエッチングするのに必
要な量だけ汲み上げられて予備加熱槽５３に供給され
る。予備加熱槽５３において液の温度が調整され、この
温度調整後のＫＯＨ水溶液が図２の密閉容器４０内に供
給されるようになっている。このように密閉容器４０内
においてエッチングのために使用される３２ｗｔ％ＫＯ
Ｈ水溶液１９は、原料を原料メーカーから定期的に搬入
し（一回の搬入分を１ロットとし）、これを所定の濃度
に調合しタンク５１に入れて（一回分を１建浴バッチと
して）使用される。

【００２０】また、図２において、蓋体１６には密閉容
器４０の内外を連通する排出通路２６が設けられ、この
排出通路２６の一端はパイプ２７にて密閉容器４０内の
底部に開口している。そして、このパイプ２７および排
出通路２６を通して密閉容器４０内の３２ｗｔ％ＫＯＨ
水溶液１９や純水等が排出できるようになっている。

【００２１】ヒータ２８が蓋体１６を貫通する状態で配
置され、かつ、Ｏリング２９にて気密が保持されてい
る。このヒータ２８を通電することによりヒータ２８が
発熱して３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９を昇温することが
できる。また、温度センサ３０が蓋体１６を貫通する状
態で配置され、かつ、Ｏリング３１にて気密が保持され
ている。この温度センサ３０によりＫＯＨ水溶液１９の
温度が検出される。温度コントローラ３２は温度センサ
３０による３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９の温度を監視し
つつヒータ２８を通電制御して３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液
１９の温度を１１０℃に保持する。

【００２２】密閉容器４０内には攪拌翼３３が配置さ
れ、蓋体１６に取り付けられたモータ３４によりカップ
リング３５を介して攪拌翼３３が回転して３２ｗｔ％Ｋ
ＯＨ水溶液１９を攪拌する。攪拌翼３３はＯリング３６
にて気密が保持されている。そして、３２ｗｔ％ＫＯＨ
水溶液１９の中におけるシリコンウエハ３の上方にエッ
チング液加熱用ヒータ２８を配置するとともに、シリコ
ンウエハ３とエッチング液加熱用ヒータ２８との間に攪
拌翼３３を配置し、この攪拌翼３３によりシリコンウエ
ハ３の全面にわたり３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９を攪拌
する。すると、エッチング液加熱用ヒータ２８からの熱
をシリコンウエハ３の全面にわたり均一に伝えることが
できる。このように本装置は３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１
９を攪拌しながらエッチングを行うようになっている。

【００２３】メインコントローラ３７は開始スイッチ３
８からの信号によりエッチングの開始を検知するととも
にモータ３４、温度コントローラ３２、バルブ２３，２
４，２５を駆動制御するようになっている。また、メイ
ンコントローラ３７は温度コントローラ３２から密閉容
器４０内の３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９の温度データを
入力して液温Ｔを取り込むことができるようになってい
る。さらに、メインコントローラ３７には入力装置（例
えばキーボード）３９が接続され、この入力装置３９に
より各種のデータ入力を行うことができるようになって
いる。メインコントローラ３７はマイコンを中心に構成
されている。

【００２４】メインコントローラ３７はメモリ３７ａを
備え、このメモリ３７ａには、次式が記憶されている。
つまり、所定時間内の３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９の温
度Ｔ（単位；℃）とシリコンウエハ３のエッチングレー
トＲｎ（単位；μｍ／ｓｅｃ）との関係式が記憶されて
いる。

【００２５】 Ｒｎ＝ｋ１・ｂ・｛１＋０．５６８２（１．３２５−ａ）｝・ｅｘｐ｛−５８ １３．９／（Ｔ＋２７３）｝ ・・・（１） ただし、ａはＫＯＨ水溶液の比重、ｂはＫＯＨ水溶液中
の不純物濃度に関する補正係数、ｋ１は定数（ｔ秒毎に
液温を計測する場合、ｋ１＝５９３３００・ｔにて表さ
れる）。

【００２６】ここで、この式（１）について言及する。
本発明者らが行った実験によると、ＫＯＨ水溶液１９の
温度Ｔが変化すると、図４に示すようにエッチングレー
トが変動することが分かった。ここで本例においてはウ
エハ毎に少量の新鮮なエッチング液（ＫＯＨ水溶液）を
用い、また、密閉容器４０にはテフロン等の耐腐食性材
料が使用されているため、エッチング処理時の汚染およ
び濃度変動はほとんど無い。また、予備加熱槽５３にて
エッチング液が所定温度になると、直ちにエッチング液
をエッチング処理槽に移し替える。このようにすると、
エッチング液の蒸発による濃度変動はほとんど無い（濃
度変動を抑制することができる）。従って、液温Ｔ以外
のエッチングレートの変動要因として、ＫＯＨ建浴時の
調整量バラツキによる濃度変動とメーカーから搬入した
原料中の微量不純物濃度（Ｐｂ）の変動がある。即ち、
本発明者らが行った実験によると、図５に示すようにＫ
ＯＨ水溶液１９の濃度によりエッチングレートが変動す
るとともに、図６に示すようにＰｂ濃度によりエッチン
グレートが変動することが分かった。そこで、これらの
変動要素（液濃度とＰｂ濃度）を所定範囲内に入るよう
に管理するとともに、その中でのエッチングレートへの
影響を把握すべく前述したように式（１）でのａ値とｂ
値をエッチング前に作業者が図２の入力装置３９を用い
てデータ入力することによりメインコントローラ３７内
に取り込んでいる。つまり、ＫＯＨ水溶液の濃度につい
ては、図７に示すように、調整時の管理範囲の３２±１
ｗｔ％の領域では比重とほぼ比例関係にあり、建浴時に
比重ａを測定し、エッチング前のＫＯＨ水溶液の濃度に
代わる要素（代替パラメータ）として記憶させている。
一方、原料中の微量不純物濃度（Ｐｂ）については、バ
ッチ毎に濃度の測定を行うことが困難なため、製造ロッ
トが変わった段階で、標準エッチング量が得られたとき
をｂ＝１とした場合の比較値ｂ（＝ｄ’／ｄ_O 、ここで
ｄ’は先行評価したエッチング量、ｄ_O は標準エッチン
グ量）をＫＯＨ水溶液中の不純物濃度として記憶させて
いる。

【００２７】このように液の比重ａは建浴バッチ毎に計
測してメインコントローラ３７に記憶されるとともに、
ＫＯＨ中の微量金属不純物により変動する係数ｂはＫＯ
Ｈ原料メーカーの製造ロットが変わる毎（半年〜１年に
１回）に評価して、メインコントローラ３７に記憶され
ることになる。

【００２８】次に、図２のウェットエッチング装置を用
いたウェットエッチング方法（半導体圧力センサの製造
方法）を説明する。図８は、メインコントローラ３７が
実行する処理を示すフローチャートである。以下、この
フローチャートに従って説明していく。

【００２９】まず、図１の（１１０）面のＰ型シリコン
基板（シリコンウエハ）１を用意する。このウエハは比
抵抗が１０〜２０Ω・ｃｍである。このＰ型シリコン基
板（シリコンウエハ）１の一面にＮ型エピタキシャル層
２を成長させる。

【００３０】さらに、Ｐ型シリコン基板１の表面におけ
る所定領域にマスク材１０（図１参照）を配置する。マ
スク材１０としてはシリコン窒化膜（ＳｉＮ）が用いら
れる。このようにして、エッチング前のシリコンウエハ
３を用意する。このシリコンウエハ３に対し以後の処理
により各チップ形成領域毎の多数の凹部４が形成され
る。

【００３１】図２に示すウェットエッチング装置に、シ
リコンウエハ３をセットする。この際、ウエハ裏面（被
エッチング面) を上向きにする。つまり、図２に示すよ
うに、シリコンウエハ３を基台１４の上面１４ａに配置
し、負圧室形成用凹部２０内を真空引きしてパッキン２
１にてシリコンウエハ３を固定する。

【００３２】一方、メインコントローラ３７は、図８の
ステップ１０１において３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９の
原料ロットの変更に伴うｂ値データの入力操作が行われ
たか否か判定し、ｂ値データの入力操作が行われると、
ステップ１０２で前述の式（１）中でのｂ値の更新処理
を行う。

【００３３】また、メインコントローラ３７は、ステッ
プ１０３において図３のタンク５１内のＫＯＨ水溶液５
０の変更に伴うａ値データの入力操作が行われたか否か
判定し、ａ値データの入力操作が行われると、ステップ
１０４で前述の式（１）中でのａ値の更新処理を行う。

【００３４】その後、メインコントローラ３７はステッ
プ１０５で開始スイッチ３８のオン操作に伴いエッチン
グを開始する。具体的には、図２のバルブ２３を開け、
予め所定温度に加熱された３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９
を密閉容器４０に移し替える。つまり、図３に示すよう
に、所定の濃度に調合されたエッチング液５０を所定量
タンク５１に入れておき、ウエハ１枚をエッチングする
のに必要な量だけポンプ５２で精度良く汲み上げ（例え
ば、２５０±１０ｃｃ）、予備加熱槽５３にて温度調整
し、この温度調整後のＫＯＨ水溶液を図２の密閉容器４
０内に入れる。

【００３５】ここで、エッチングに先立ち、予備加熱槽
５３にてエッチング液を処理温度と同等またはそれ以上
の温度に調整する。すると、エッチング開始時の液温低
下を最小限に抑えることができる。また、予備加熱槽５
３にてエッチング液が所定温度になると、直ちにエッチ
ング液をエッチング処理槽に移し替える。すると、エッ
チング液の蒸発による濃度変動を抑制することができ
る。

【００３６】また、図３に示すように、予備加熱槽５３
にも攪拌翼３３が設けられ、エッチング液を攪拌するよ
うになっている。よって、予備加熱槽５３内でのエッチ
ング液の温度を均一化することができる。

【００３７】その後、メインコントローラ３７は図８の
ステップ１０６での所定時間（１〜２０秒程度、望まし
くは１０秒以下）が経過したかのチェックを行いつつ、
ステップ１０７で３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９を密閉容
器４０内に移し替えた時点から所定時間（１〜２０秒程
度、望ましくは１０秒以下）毎にＫＯＨ水溶液１９の温
度Ｔを測定し、ステップ１０８で前述の式（１）による
エッチングレートＲｎを算出する。

【００３８】そして、メインコントローラ３７はステッ
プ１０９で前回までのエッチングレート積算値ΣＲｎに
対し今回のエッチングレートＲｎを加算して積算値ΣＲ
ｎの更新を行う。メインコントローラ３７はステップ１
１０でエッチングレート積算値ΣＲｎが所定値（ねらい
値）になったか否か判定し、所定値になっていないとス
テップ１０６に戻る。このステップ１０６〜１１０の処
理が所定時間毎に行われ、エッチングレート積算値ΣＲ
ｎが増加していく。つまり、図９に示すように、エッチ
ングの進行とともに液温度が変化していき、図１０に示
すように、各温度におけるエッチングレートを求めると
ともに、これを積算していく（図１０での棒グラフの面
積計算を行う）。

【００３９】そして、メインコントローラ３７は図８の
ステップ１１０においてエッチングレート積算値ΣＲｎ
が所定値になると、ステップ１１１に移行して、エッチ
ングの終点であるとして、図２のバルブ２４を開け、純
水を密閉容器４０内に注入する。つまり、密閉容器４０
内に純水を注入して、３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９を希
釈・冷却する。なお、この間にも若干量エッチングが進
行するため、この分を事前に考慮しておく。

【００４０】そして、水洗が終了すると、密閉容器４０
からシリコンウエハ３を取り出す。これにより、ウエハ
面内の各ダイヤフラム厚が所望の値となったシリコンウ
エハ３を得る。

【００４１】以下、効果確認等のために各種の実験等を
行ったので、それを説明する。前述の式（１）の導出に
ついて言及する。シリコンのアルカリ液中でのエッチン
グレートＲは一般的に Ｒ＝ｋ・ｅｘｐ（−Ｑ／Ｒ・Ｔ’）・・・（２） にて表される。ただし、ｋは定数、Ｑは活性化エネルギ
ー、Ｒは気体定数、Ｔ’は絶対温度。

【００４２】ここで、３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９で
は、活性化エネルギーＱ＝４８３４０Ｊ／ｍｏｌであ
り、気体定数Ｒ＝８．３１４５Ｊ／ｍｏｌ・Ｋであるか
ら、この（２）式における（）内の定数が決まる。これ
らに、図４〜６および図７のエッチングレートに関する
データから、定数項ｋを求めることにより、液の比重ａ
および補正係数ｂに対する所定時間内での液温Ｔとエッ
チングレートＲｎの関係式（１）が求められる。

【００４３】実際にエッチングを行ったときのエッチン
グ量の繰り返しバラツキを調査した。処理条件は、液温
１１０℃、液濃度３２％とした。液温の計測は５秒毎に
行った。エッチング量のねらい値２７０μｍに対し、純
水注入後のエッチング量約１．５μｍを考慮し、図８の
ステップ１０９での積算値ΣＲｎが２６８．５μｍ相当
量になった時点でエッチング終了の信号をメインコント
ローラ３７から出力した。

【００４４】図１２には、時間管理にてエッチングを終
了する従来方式による測定結果（エッチング量とねらい
値の差）を示し、図１１において●にて本方式による測
定結果を示す。図１１に示すように、同一建浴バッチ内
での測定結果（エッチング量とねらい値の差）のバラツ
キは従来と本例とでほぼ同等であり、バッチ間について
は本例の方がバラツキが減少し、トータルとして本例の
方がエッチング量の繰り返し精度を向上することができ
た。

【００４５】図１３には、本例を用いた場合におけるエ
ッチング計算値とエッチング量の実際値の関係を示す
が、両者はほぼ一致していることが確認できている。以
上により、本方式を用いることにより、エッチングレー
トの変動パラメータを考慮したエッチングが可能であ
り、ウエハ間のエッチング量をより精度に制御し、繰り
返し精度のよいダイヤフラムを形成することができる。

【００４６】以下、これまでの説明と重複するが、他の
技術との比較を行いつつ本方式の特徴について説明す
る。前述の式（２）において、拡散律速ではなくエッチ
ング反応が反応律速のため、液温Ｔ’の寄与度が大き
い。このため、エッチング中の温度を精密に制御する必
要がある。しかし、実際のエッチングにおいては、液温
が高い領域（７０〜１２０℃）にて処理するため、例え
ばウエハをエッチング液に浸漬しただけでも一時的に液
温が低下してしまう。これは、少量のエッチング液にて
処理する場合より顕著になる。このため、本願出願人に
よる特開平８−２６４５０４号公報のごとく、図１４に
示すように、液温が不安定なエッチング初期Ｔ１や終了
時Ｔ３にエッチング面に電圧を印加し、シリコンを陽極
酸化させ、この段階でのエッチング量の不安定要因（バ
ラツキ要因）を取り除く方法がある。この場合、陽極酸
化時のエッチングレートはエッチング時の１／５０以下
になるため、エッチング中の温度を精密に制御（±０．
１℃）することにより、エッチングの繰り返し精度は大
幅に向上する。液温不安定領域で電圧印加をやめるに
は、この間のエッチング量を何らかの方法で推定する必
要がある。例えば、上述した式（２）を利用すると各液
温Ｔ’に対するエッチングレートＲは推定できる。従っ
て、液温を短時間毎に細かくモニターし、その時々のエ
ッチングレートを計算すればよい。

【００４７】しかし、図４〜図６に示すように、液温の
他、液濃度や液中微量不純物の影響により、液バッチ間
でエッチングレートが若干変動する。これらは液特有の
パラメータであり、エッチング中にモニタリングするの
は困難である。そこで、特開平８−２６４５０４号公報
による手法を用いてエッチング量の変動状況を液バッチ
毎にみたところ、同一建浴バッチ内ではバラツキが小さ
く（図１２参照）、建浴バッチが異なると多少変動する
ことが分かった。更に、ＫＯＨメーカーの製造ロットが
変わるとよりバラツキが大きくなるという傾向があるこ
とが分かった（図１２参照）。同一バッチ内では液の濃
度は同じであるが、建浴バッチが異なる水との調合量バ
ラツキにより、ＫＯＨ濃度が変動する可能性がある（管
理範囲±１％）。また、ＫＯＨメーカーの製造ロットが
異なる場合、ＫＯＨの濃度の他、液中微量不純物の濃度
等も変化する。これらについては、管理範囲を行ってい
るが（例えばＰｂの場合、５０ｐｐｂ以下）、図６のよ
うに、その範囲内でもエッチングレートは変動する。し
かし、本実施形態においては事前にエッチングレートへ
の影響を調査しておきエッチングレート算出の際に反映
するので、バッチ間のバラツキを低減することができ
る。

【００４８】このように、本実施の形態は、下記の特徴
を有する。 （イ）メインコントローラ３７のメモリ３７ａに予め３
２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液１９（エッチング液）の温度Ｔと
シリコンウエハ３のエッチングレートＲｎとの関係を記
憶しておき、シリコンウエハ３の所定領域を所定量ウェ
ットエッチングする際に、メインコントローラ３７は図
８のステップ１０７で所定時間毎にエッチング液の温度
Ｔを測定し、ステップ１０８でメモリ３７ａに記憶した
関係式から当該液温ＴでのエッチングレートＲｎを求
め、ステップ１０９でこのエッチングレートＲｎを積算
していき、ステップ１１０で積算値ΣＲｎが所定値にな
った時、エッチングの終点であると判定して、ステップ
１１１で水洗してエッチングを終了させる。このように
して、正確にエッチングの進行を把握して高精度なエッ
チング量検出を行うことができる。

【００４９】また、特開平８−２６４５０４号公報にお
いては、（i)シリコンウエハに給電するための電極を新
たに設けなければならない、(ii)エッチングするウエハ
および処理槽を予め加熱しておかないと液温が設定温度
に安定するまでに時間を要する、(iii) 液濃度の僅かな
バラツキによってもエッチングレートが微妙に変動する
といった問題があるが、これに対し、本実施形態におい
ては、電圧を印加しなくても所望のエッチングを行い得
るとともに、液温の変化に対処でき時間の短縮化が可能
となる。また、液濃度の僅かなバラツキによるエッチン
グレートの変動の影響を軽減し得るものとなる。 （ロ）エッチング液を攪拌しながらエッチングを行うよ
うにしたので、実用上好ましいものとなる。 （ハ）エッチング液の温度Ｔとシリコンウエハ３のエッ
チングレートＲｎとの関係において、エッチングレート
の変動要素としてエッチング前にエッチング液の濃度お
よびエッチング液中の不純物濃度を取り込むようにした
ので、これらの要素を加味したより正確なるエッチング
レートの算出を行うことができ、実用上好ましいものと
なる。 （ニ）エッチング前のエッチング液の濃度はそれに代わ
る要素としてエッチング液の比重を用いているので、実
用上好ましいものとなる。 （ホ）エッチング量が所定値となった時、処理槽の中に
定流量の純水を注入してエッチング液を希釈・冷却する
とともに、この間のエッチング進行量も加味してエッチ
ングの終点を検出するようにした。よって、結果的に狙
いのエッチング量を精度よく確保できる。

【００５０】これまでの説明においてはエッチング液の
温度とシリコン基板のエッチングレートとの関係におい
て、エッチングレートの変動要素としてエッチング前に
エッチング液の濃度とエッチング液中の不純物濃度を取
り込むようにしたが、エッチング液の濃度とエッチング
液中の不純物濃度のいずれか一方のみを取り込むように
してもよい。

【００５１】また、これまでの説明においては、半導体
圧力センサにおけるダイヤフラム形成のためのエッチン
グについて述べたが、半導体加速度センサにおける薄肉
部形成のためのエッチング等に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における半導体圧力センサの断面
図。

【図２】実施の形態におけるウェットエッチング装置の
概略図。

【図３】実施の形態におけるウェットエッチング装置の
説明図。

【図４】液温度とエッチングレートとの関係を示す図。

【図５】液濃度とエッチングレートとの関係を示す図。

【図６】Ｐｂ濃度とエッチングレートとの関係を示す
図。

【図７】ＫＯＨ濃度と液比重との関係を示す図。

【図８】エッチング動作を説明するためのフローチャー
ト。

【図９】エッチングの際の液温の推移を示す図。

【図１０】エッチングの際のエッチングレートの推移を
示す図。

【図１１】エッチング量とねらい値の差の測定結果を示
す図。

【図１２】エッチング量とねらい値の差の測定結果を示
す図。

【図１３】エッチング量計算値とエッチング量実験値と
の関係を示す図。

【図１４】エッチングを説明するためのタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１…Ｐ型シリコン基板、２…Ｎ型エピタキシャル層、４
…凹部、１９…３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液、３０…温度セ
ンサ、３７…メインコントローラ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予めエッチング液の温度とシリコン基板
   のエッチングレートとの関係を求めておき、シリコン基
   板の所定領域を所定量ウェットエッチングする際に、所
   定時間毎にエッチング液の温度を測定し、前記関係から
   当該液温でのエッチングレートを求め、このエッチング
   レートを積算していきエッチング量を検出するようにし
   たことを特徴とするウェットエッチングのエッチング量
   検出方法。
2. 【請求項２】 エッチング液を攪拌しながらエッチング
   を行うようにした請求項１に記載のウェットエッチング
   のエッチング量検出方法。
3. 【請求項３】 エッチング液の中におけるシリコン基板
   の上方にエッチング液加熱用ヒータを配置するととも
   に、シリコン基板とエッチング液加熱用ヒータとの間に
   攪拌翼を配置し、この攪拌翼によりシリコン基板の全面
   にわたりエッチング液を攪拌するようにした請求項２に
   記載のウェットエッチングのエッチング量検出方法。
4. 【請求項４】 エッチングに先立ち、予備加熱槽にてエ
   ッチング液を処理温度と同等またはそれ以上の温度に調
   整するようにした請求項１に記載のウェットエッチング
   のエッチング量検出方法。
5. 【請求項５】 予備加熱槽にてエッチング液が所定温度
   になると、直ちにエッチング液をエッチング処理槽に移
   し替えるようにした請求項４に記載のウェットエッチン
   グのエッチング量検出方法。
6. 【請求項６】 前記エッチング量が所定値となった時、
   処理槽の中に定流量の純水を注入してエッチング液を希
   釈・冷却するとともに、この間のエッチング進行量も加
   味してエッチングの終点を検出するようにした請求項１
   に記載のウェットエッチングのエッチング量検出方法。
7. 【請求項７】 前記エッチング液の温度とシリコン基板
   のエッチングレートとの関係において、エッチングレー
   トの変動要素としてエッチング前にエッチング液の濃度
   とエッチング液中の不純物濃度の少なくともいずれか一
   方を取り込むようにした請求項１に記載のウェットエッ
   チングのエッチング量検出方法。
8. 【請求項８】 前記エッチング前のエッチング液の濃度
   は、それに代わる要素を用いた請求項７に記載のウェッ
   トエッチングのエッチング量検出方法。
9. 【請求項９】 前記エッチング液の濃度に代わる要素と
   して、エッチング液の比重を用いた請求項８に記載のウ
   ェットエッチングのエッチング量検出方法。